血管紧张素转换酶抑制剂和血管紧张素II受体阻断剂预防实验性自身免疫性心肌炎的比较

摘要

1.简介

心肌炎是心脏的炎症，其特征是心肌细胞坏死和变性，有或无纤维化时单核细胞浸润[1]。在美国，据信每年约有2500人发展为心肌炎[2，三]，尽管实际数字可能要高得多[4，5]。心肌炎的病因多种多样，包括细菌、病毒、寄生虫和真菌感染、药物和毒素接触以及自身免疫性疾病。病毒性心肌炎在北美和欧洲通常由柯萨奇病毒B3感染引起，而寄生虫引起的心肌炎通常由原生动物寄生虫引起克氏锥虫在中美洲和南美洲[6].

心肌炎的治疗旨在尽可能减少或消除刺激因素，并针对相关并发症，如充血性心力衰竭、心源性休克、心律失常和血栓栓塞进行量身定制治疗[7]。这些并发症通常通过限钠、利尿剂、洋地黄、β受体阻滞剂和血管扩张剂进行治疗[8]。肾素-血管紧张素系统是血管扩张治疗的关键靶点。血管平滑肌细胞的血管紧张素II（Ang II）信号传导诱导的血管收缩可通过阻断血管紧张素Ⅱ受体或通过血管紧张素转换酶（ACE）阻止血管紧张素I（Ang I）转化为血管紧张素II来抑制。一种常用的血管紧张素转换酶抑制剂卡托普利已成功用于治疗多种心血管疾病，几乎没有副作用。

卡托普利主要作用于肾素-血管紧张素系统。正常情况下，在肝脏中形成非活性前体肽血管紧张素原，并通过肾素转化为非活性中间产物Ang I，即肾球旁器中产生的十肽。两个羧基末端氨基酸被金属蛋白酶ACE裂解，将Ang I转化为活性八氨基酸肽Ang II。然后，血管紧张素Ⅱ与其靶受体1型（AT₁R） 和类型2（AT₂R） 。自动变速箱₁R已经被更好地描述，并对Ang II的许多已知行为负责。Ang II信号传导的总体作用是增加细胞内容量、外周血管阻力和血压。

卡托普利通过其肽结合囊与ACE结合并抑制其活性。特别是，它抑制Ang I形成Ang II并阻止缓激肽降解[9，10]。通过干扰肾素-血管紧张素系统和缓激肽通路，卡托普利可降低系统性动脉压、外周血管阻力和心脏充盈压，并增加心输出量。卡托普利也是一种抗炎药，通过Ang II的免疫调节作用和缓激肽的下游作用发挥作用。在众多ACE抑制剂和Ang II受体拮抗剂中，卡托普利被证明可以调节免疫细胞的趋化性、运动性、粘附性、分化、活化以及细胞因子和趋化因子的产生[10]。总之，卡托普利的作用可以减少炎症和纤维化，改善心脏功能，提高心力衰竭患者的生存率。卡托普利可有效改善许多人类心肌病[11，12]尽管其对人类心肌炎的直接影响尚未得到解决。该药物可减少几种感染性心肌炎模型（包括脑心肌炎病毒引起的模型）的炎症、钙化和纤维化[13-15]，柯萨奇病毒B_三[16-18]、和克氏锥虫[19].

此外，心肌炎和其他心肌病的各种动物模型显示卡托普利治疗可以改善疾病。用心肌肌球蛋白α重链免疫易感小鼠建立实验性自身免疫性心肌炎（EAM）模型[20]。EAM在组织学上与人类心肌炎相似，心肌细胞肿胀和坏死伴有单核细胞浸润和纤维化。研究表明，EAM是一种T细胞介导的疾病，涉及CD4和CD4⁺和CD8⁺子集[21-25]。B细胞对EAM中的抗原提呈不是至关重要的，自身抗体对心肌炎的发展也不是必需的[21，26，27]。卡托普利对抗原诱导的自身免疫性心肌炎实验模型的影响最近才被报道[28].

ACE抑制剂和Ang II受体拮抗剂都被用于治疗多种心血管疾病，包括高血压和心肌病。然而，很少有研究调查Ang II 1型受体（AT）的作用₁R） 实验性心肌炎的阻断[15，29-31]自身免疫性心肌炎患者更少[32，33]。研究AT的作用₁R拮抗自身免疫性心肌炎的发展，我们比较了AT的作用₁受体阻滞剂氯沙坦和ACE抑制剂卡托普利对肌球蛋白诱导的自身免疫性心肌炎的影响。氯沙坦改善了心脏炎症，虽然没有达到卡托普利治疗的程度。虽然两种药物治疗的小鼠肌球蛋白特异性抗体生成的减少相似，但仅卡托普利的动物肌球蛋白特异性延迟型超敏反应（DTH）降低。

2.方法

2.6. 组织病理学

取出心脏，用PBS冲洗，并在10%缓冲福尔马林中固定24小时。将固定的心脏包埋在石蜡中，切片，用苏木精-伊红或马森三色染色，并用光学显微镜检查。每个心脏取两个部分，一个包括心房，另一个包括心室。检查每个切片是否有单核和多核细胞炎症、坏死和矿化以及纤维化的证据，并将组织学评分和纤维化评分分配给0（未发现受累）到4（100%受累）之间的患者，其中1、2、3代表组织学切片受累的25、50和75%[19]（请参见图1).

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图1

组织病理学评分系统。用苏木精和伊红对肌球蛋白免疫小鼠的心脏切片进行染色，并根据组织切片中炎症组织的指示百分比，给予炎症评分0、1、2、3或4。

3.结果

3.2. 心肌炎

为了研究肥大程度减轻是否与组织炎症的差异相一致，在免疫后21天对肌球蛋白和盐免疫小鼠的心脏进行组织病理学分析(图1). 卡托普利治疗的肌球蛋白免疫小鼠心肌炎的发病率和严重程度显著降低，与先前发表的结果一致[28] (图2). 疾病发病率降低了38%。氯沙坦还显著降低了肌球蛋白免疫小鼠心肌炎的发病率和严重程度，但没有达到卡托普利治疗组的程度。疾病发病率仅下降了16%。与对照组相比，卡托普利和氯沙坦治疗的肌球蛋白免疫小鼠的纤维化也显著减轻(图3). 对照组没有任何单核细胞浸润的组织学发现，但卡托普利治疗组、卵巢免疫组中的两只小鼠和未治疗的卵巢免疫组的一只小鼠除外。根据我们的经验，偶尔会有幼稚的A/J小鼠自发发展为局灶性心肌炎。这一发现在统计上并不重要。

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图2

用肌球蛋白免疫的卡托普利治疗和氯沙坦治疗小鼠的心肌炎症均减轻。用完全弗氏佐剂中的肌球蛋白（myosin/CFA）、CFA中的Ova（Ova/CFA）或CFA中生理盐水（PBS/CFA）免疫A/J小鼠。卡托普利（C）、氯沙坦（L）或水（W）治疗从免疫日开始，贯穿整个疾病过程。小鼠于第21天处死，心脏切片根据以下评分系统进行组织学评分：图1. *对与对照组相比<0.001（无治疗）。

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图3

用肌球蛋白免疫的卡托普利治疗和氯沙坦治疗小鼠的心肌纤维化均减轻。用完全弗氏佐剂中的肌球蛋白（myosin/CFA）、CFA中的Ova（Ova/CFA）或CFA中生理盐水（PBS/CFA）免疫A/J小鼠。卡托普利（C）、氯沙坦（L）或水（W）治疗从免疫日开始，贯穿整个疾病过程。在第21天p.i.处死小鼠，心脏切片用Masson三色染色，以根据与所示评分系统类似的评分系统进行纤维化评分图1用于单核细胞浸润（炎症评分）*对与对照组相比<0.001（无治疗）。

3.4. 抗原特异性迟发型超敏反应

对DTH反应进行了研究，以帮助确定T细胞介导的反应在减轻卡托普利治疗小鼠心肌炎中的作用。免疫后20天，分别用卵巢免疫小鼠和肌球蛋白免疫小鼠中的特异性抗原卵巢和肌球球蛋白对小鼠进行攻击。在免疫后21天读取DTH反应。卡托普利治疗的肌球蛋白免疫小鼠的DTH对肌球蛋白的反应显著降低，这与以前的研究一致[28] (图4). 氯沙坦治疗的肌球蛋白免疫小鼠受到肌球蛋白抗原的攻击，DTH没有降低。卡托普利处理的Ova免疫小鼠用Ova攻击也显示出DTH反应的显著降低。用氯沙坦治疗的卵巢免疫小鼠DTH也没有显著降低。

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图4

氯沙坦不能降低肌球蛋白免疫小鼠的肌球蛋白特异性延迟型超敏反应（DTH）。用完全弗氏佐剂中的肌球蛋白（myosin/CFA）、CFA中的Ova（Ova/CFA）或CFA中生理盐水（PBS/CFA）免疫A/J小鼠。卡托普利（C）、氯沙坦（L）或水（W）治疗从免疫日开始，贯穿整个疾病过程。在免疫后第20天，用10μg肌球蛋白（肌球蛋白免疫小鼠）或Ova（Ova免疫小鼠）攻击小鼠耳朵，24小时后通过减去注射10μg BSA的对侧耳朵的肿胀来测量净耳朵肿胀。误差条表示平均值的标准误差，样本大小至少为9只小鼠*对与用水组相比，<0.05。

3.5. 抗原特异性抗体的产生

通过ELISA测定抗原特异性抗体的产生，以确定氯沙坦对体液自身免疫的影响。卡托普利治疗不会显著影响肌球蛋白或卵巢的体液免疫[28]。在目前的研究中，卡托普利治疗组和氯沙坦治疗组的肌球蛋白免疫小鼠肌球蛋白自身抗体均显著降低，具有统计学意义(图5). 然而，不同卵巢免疫组之间的抗体生成没有差异。

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图5

氯沙坦和卡托普利均可降低肌球蛋白特异性IgG水平。A/J小鼠用完全弗氏佐剂中的肌球蛋白（肌球蛋白/CFA）、CFA中的Ova（Ova/CFA）或CFA中的盐水（PBS/CFA）免疫。卡托普利（C）、氯沙坦（L）或水（W）治疗从免疫日开始，贯穿整个疾病过程。在免疫后第21天采集血液，并通过ELISA分析血清中针对肌球蛋白的抗原特异性IgG抗体。对卵巢免疫组的血清进行卵巢抗原特异性IgG抗体分析*对与用水组相比，<0.05。

4.讨论

本研究的主要目的是比较ACE抑制和Ang II受体拮抗对肌球蛋白诱导的实验性自身免疫性心肌炎的预防效果。在卡托普利的各种活性中，ACE抑制及其导致的Ang II受体信号的减少似乎是该药物预防心肌炎的可能机制。我们发现，卡托普利和氯沙坦均能减轻心肌炎，表现为心肌肥厚减少，心脏炎症和纤维化的发生率和严重程度降低。在脑心肌炎病毒（EMCV）感染的研究中，卡托普利和氯沙坦均能降低肌球蛋白免疫小鼠的HW和HW/BW比率[14，15，29]。氯沙坦治疗EMCV感染小鼠后，虽然炎症没有差异，但左室壁厚度和肌原纤维直径降低[14]。这可能是因为EMCV感染具有多种致病机制。最近发现，另一名AT₁在肌球蛋白免疫大鼠模型中，R拮抗剂降低了HW/BW比率并降低了心肌炎[32]进一步支持感染性和非感染性心肌炎模型可被这些药物进行差异调节的观点。此外，虽然卡托普利可以降低实验性恰加斯病的心肌炎和DTH反应，但HW和HW/BW的比率并没有降低[19]。集体研究的结论是，卡托普利和氯沙坦降低了自身免疫性心肌炎非感染模型的HW和HW/BW比值，但在感染性疾病模型中可能对这些参数有不同的影响，这取决于组织炎症的多种机制的存在。如前所述，卡托普利降低了免疫小鼠中肌球蛋白DTH和卵巢DTH的减少，从而降低了细胞介导的免疫性[19，28]。有趣的是，氯沙坦并没有减少这些DTH反应。这是ACE抑制和AT之间的重要区别₁R阻断，表明这两种干预措施对细胞免疫有不同的影响。我们以前的研究表明，卡托普利通常抑制细胞介导的免疫，肌球蛋白和卵巢DTH的减少就是证明[28]。然而，尽管卡托普利治疗的小鼠表现出DTH降低，但这些动物的脾细胞在培养后增殖正常体外带有抗原。这表明，细胞介导免疫的降低并不是由于对T细胞激活或效应器功能的直接影响。因此，卡托普利可以通过抑制T细胞向心脏的募集或减少局部炎症过程来减轻炎症。

卡托普利治疗和氯沙坦治疗的肌球蛋白免疫小鼠的炎症减轻可能直接归因于Ang II的水平。反馈回路在ACE水平运行，ACE抑制导致Ang II减少，Ang II刺激ACE生成，导致“无效”血清ACE水平增加。正如预期的那样，卡托普利治疗组的ACE活性增加至对照组的至少两倍，这与之前公布的结果一致[28]。然而，氯沙坦治疗组的ACE活性没有增加。这表明氯沙坦治疗组的Ang II水平可能与对照组大致相同，因此不会诱导ACE生成。

卡托普利和氯沙坦对免疫反应的改变并不局限于对细胞介导免疫的影响。卡托普利和氯沙坦治疗组的肌球蛋白特异性抗体反应也降低，尽管卵巢免疫小鼠的卵巢特异性抗体应答没有降低。这一发现之前未被证实，与之前的研究相矛盾，之前的研究表明，不同治疗组的肌球蛋白特异性抗体反应没有差异[19，28]。其他研究表明抗体水平普遍下降，但这些下降都不是抗原特异性的[38，39]。两种机制可以解释体液反应的减少：（i）通过抑制心肌肌球蛋白特异性B细胞的扩张限制B细胞反应，或（ii）限制心肌肌球素特异性IgG抗体的分泌。由于肌球蛋白特异性抗体反应减少，但卵巢特异性抗体响应没有减少，这可能表明肌球蛋白特异性T细胞反应诱导的心脏损伤使B细胞反应的幅度高于单独免疫刺激的幅度。如果B细胞反应的总体减少是由于细胞分化和迁移的减少，那么卵巢特异性抗体的产生也会减少。本研究未检测T细胞-B细胞相互作用的作用和特异性细胞因子的参与。

卡托普利减轻自身免疫性心肌炎的确切机制尚不清楚。通过进一步阻断ACE下游肾素-血管紧张素途径，我们希望阐明血管紧张素II信号干扰在卡托普利降低自身免疫性心肌炎中的作用。尽管血管紧张素Ⅱ受体阻断明显降低心肌炎，卡托普利和氯沙坦对所有免疫参数的影响是不可重叠的。Ang II参与单核细胞和巨噬细胞的趋化和粘附[10]。因此，血管紧张素II可能上调趋化因子，这些趋化因子对吸引免疫细胞到受影响组织至关重要，并可能诱导使细胞粘附到内皮细胞的分子表达。Ang II也被证明调节细胞因子的释放，包括IL-6、IL-1β、IL-5和TNF-α[10]。通过用氯沙坦阻断Ang II受体，理论上趋化性和细胞因子释放将被减少或抑制，从而导致心肌炎的减少。

卡托普利的另一个主要功能是通过ACE抑制缓激肽的降解[40]。缓激肽不仅促进血管扩张，而且还具有额外的多重心脏保护作用[41-43]包括抑制纤维化[44]。因此，卡托普利和氯沙坦在减轻炎症方面的一些差异可能部分归因于卡托普利对激肽释放酶-激肽系统的额外作用。其他ACE抑制剂，如依那普利，在许多模型中也显示出有益的作用[10]。然而，各种ACE抑制剂的作用存在差异。卡托普利上的巯基具有自由基清除剂的额外功能，减少心肌的氧化损伤量[45].

总之，卡托普利和氯沙坦可有效降低肌球蛋白诱导的实验性自身免疫性心肌炎，但氯沙坦的疗效稍差。心肌肥大的减少可能是由于炎症、心肌细胞坏死的减少，以及随后的修复性纤维化。卡托普利能降低DTH，但氯沙坦不能。卡托普利和氯沙坦治疗均能降低肌球蛋白特异性抗体水平，但氯沙坦的降低幅度较小。这些共同结果表明，抑制Ang II受体信号传导是卡托普利预防自身免疫性心肌炎的主要机制，尽管可能也会参与其他作用，包括调节缓激肽降解。这些结果与证明这些药物对各种心肌病有益作用的其他研究结果一致[11，12]、感染诱导的心肌炎[13-15]和实验性自身免疫性疾病[36，45].

致谢

脚注

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